• 대한기계학회논문집A
• /
• 제24권2호
• /
• pp.329-337
• /
• 2000

An investigation has been performed to develop an analysis tool based on a nonlinear beam theory, which can be used to predict the long-term behavior of an artificial hip joint. The nonlinear behav ior of the femur arise from the coupled dependence of the bone density and the mechanical properties on each other. The beam theory together with its numerical algorithm is developed to take into account the nonlinear bone remodeling process of the femur that is long enough to be assumed as a beam. A piecewise linear curve for the bone remodeling rate is used in the bone remodeling theory and the surface area density of bone is modeled as the third order polynomial function of bone density. At each section of the beam, a constant curvature is assumed and the longitudinal strains are also assumed to vary linearly across the section. The Newton-Rhapson iteration method is used to solve the nonlinear equations for each cross section of the bone and a backward method is used to march along the time. The density and the remodeling signal ar, calculated along with time for the various time steps, and the developed beam theory has been verified by comparing with the results of finite element analysis of a remodeling bone with an artificial hip joint of titanium prosthesis subjected to uni-axial loads and pure bending moment. It is concluded that the developed beam theory can be used to predict the long-term behavior of the femur and thus to design the artificial hip prosthesis.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
• /
• 제32권6호
• /
• pp.1951-1956
• /
• 2011

A kinetic study is reported on nucleophilic substitution reactions of 4-nitrophenyl nicotinate 5 and isonicotinate 6 with alkali metal ethoxide EtOM (M = K, Na, and Li) in anhydrous ethanol at $25.0{\pm}0.1^{\circ}C$. Plots of pseudo-first-order rate constant $k_{obsd}$ vs. EtOM concentration exhibit upward curvature for the reactions of 5 and 6 with EtOK and EtONa but are almost linear for those with EtOLi. Dissection of $k_{obsd}$ into $k_{EtO^-}$ and $k_{EtOM}$ (i.e., the second-order rate constant for the reaction with dissociated $EtO^-$ and ion-paired EtOM, respectively) has shown that $k_{EtOK}$ ${\geq}$ $k_{EtONa}$ > $k_{EtO^-}$ but $k_{EtOLi}$ < $k_{EtO^-}$. It has been concluded that $K^+$ and $Na^+$ ions catalyze the reactions by increasing the electrophilicity of the carbonyl carbon atom through formation of a 4-membered cyclic transition state $TS_3$ or $TS_4$. However, $M^+$ ion catalysis has been found to be much less significant for the reactions of 5 and 6 than for the corresponding reactions of 4-nitrophenyl picolinate 4, which was reported to proceed through a 5-membered cyclic transition state $TS_2$. Although 5 and 6 are significantly more reactive than 4-nitrophenyl benzoate 3, the reactions of 5 and 6 result in smaller $k_{EtOK}/k_{EtO^-}$ ratios than those of 3. The electron-withdrawing ability of the nitrogen atom in the acyl moiety of 5 and 6 has been suggested to be responsible for the increase in reactivity and the decrease in the $k_{EtOK}/k_{EtO^-}$ ratio.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제14권3호
• /
• pp.391-402
• /
• 1994

철근 콘크리트구조는 극한하중에서 연성파괴가 일어나도록 하는 것이 가장 중요한 설계개념의 하나이며 단면이 충분한 소성변형능력을 가지고 있을 때에는 한계상태설계법 개념을 도입하여 소성구조해석이나 모멘트 재분배를 수행하여 경제적인 단면을 설계할 수 있다. 따라서 휨연성지수는 설계된 철근 콘크리트 구조물의 휨거동을 예측하는데 뿐만 아니라 모멘트 재분배의 가능성을 판단하는데에도 이용된다. 그러나 휨연성지수 공식은 인장철근이 항복하는 순간의 곡률에 대하여 선형의 콘크리트 압축응력으로 가정하기 때문에 근사값의 휨연성지수를 계산하게 된다. 본 연구에서는 콘크리트와 철근의 응력-변형도 곡선을 이용한 수치해석으로 이론적 정해에 가까운 휨연성지수를 구하고 각 변수에 따른 휨연성지수의 변화와 공식의 오차, 복철근보의 최대철근량은 고찰함으로써 철근콘크리트 구조설계의 참고자료를 제공하고자 하며 모멘트 재분배에 관한 연구에 이용될 수 있는 철근 콘크리트 휨부재의 모멘트-곡률 곡선 모델을 제시하고자 한다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제26권4호
• /
• pp.255-262
• /
• 2013

본 논문에서는 아이소-지오메트릭 기법을 기반으로 민들린 후판에 대한 형상 설계민감도 해석법을 제시하였다. 아이소-지오메트릭 기법은 정확한 기하학적 형상의 표현, 요소 사이의 높은 연속성 등 바람직한 강점들을 가지고 있으며 궁극적으로는 해석해로의 빠른 수렴성과 정확한 설계민감도를 제공한다. 선형 형상함수를 사용하는 유한요소법과는 달리 아이소-지오메트릭 기법에서는 높은 차수의 NURBS 기저함수를 활용하여 CAD 형상의 법선벡터와 곡률을 정확하게 고려한다. 전단 잠김(Shear locking) 현상을 극복하기 위해서 선택적 감소적분(Selective reduced integration) 기법을 사용하였다. 이 간단한 방법은 복잡한 정식화 과정 없이 정확한 아이소-지오메트릭 형상 설계민감도 해석을 수행한다. 굽힘 문제에 대한 수치예제를 통하여 제안된 아이소-지오메트릭 해석과 유한요소 해석을 비교하였으며, 유한차분 설계민감도와 비교하여 아이소-지오메트릭 형상 설계민감도는 매우 정확함을 확인하였다.

• 대한두개안면성형외과학회지
• /
• 제21권4호
• /
• pp.219-224
• /
• 2020

Background: Repair of the orbital floor following trauma or tumor removal remains a challenge because of its complex three-dimensional shape. The purpose of the present study is to understand normal orbital floor anatomy by investigating its differences across four groups (Caucasian American and East Asian, males and females) via facial bone computed tomography (CT). Methods: A total of 48 orbits in 24 patients between 20 and 60 years of age were evaluated. Although most patients underwent CT scanning following trauma, the orbital walls were intact in all patients. Linear and angular measurements of the orbital floor were obtained from CT images. Results: Orbital floor width, length, angle between the orbital floor and medial wall, and distance from the inferior orbital rim to the lowest point of the orbital floor did not show a statistically significant difference between groups. Angles made by the infraorbital rim, the lowest point of the floor, and the anterior border of the infraorbital fissure were statistically significantly wider in East Asian females than in male groups. The floor depth in East Asian females was significantly smaller compared to all the other groups. Conclusion: East Asian female population had smaller curvature and depth of an orbital floor than the other groups, which means racial and sex-related differences should be considered in the orbital floor reconstruction.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제17권3호
• /
• pp.435-444
• /
• 2005

본 연구에서는 휨모멘트와 축력의 효과가 고려된 변환각 트러스 모델(TATM)을 이용하여 철근콘크리트 기둥의 전단거동을 예측하였다. TATM의 해석결과를 검증하기 위하여 다양한 전단경간비와 축력비를 가지는 총 9개의 철근콘크리트 기둥을 전단 실험하였다. 철근콘크리트 기둥의 곡률, 축변형 및 전단변형을 측정하기 위하여 기둥 옆면 전단위험단면을 중심으로 5개의 변위변환기(LVDT)를 설치하였다. 하중은 최대하중의 $85\%$ 이하로 떨어질 때까지 가력하였으며, 모든 실험체는 휨 철근의 항복이전에 전단파괴 되었다. 기둥의 전단강도와 강성은 축 하중이 증가할수록 증가하는 반면 전단경간비가 증가할수록 감소하였다. TATM으로부터 얻은 전단응력-전단변형률 관계와 전단응력-전단철근변형률 관계는 본 연구에서 수행된 실험결과와 잘 일치하였으며, 기존의 트러스 모델(MCFT, RA-STM, FA-STM)보다 더 우수하였다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
• /
• 제31권9호
• /
• pp.2483-2487
• /
• 2010

Pseudo-first-order rate constants ($k_{obsd}$) were measured spectrophotometrically for nucleophilic substitution reactions of 4-nitrophenyl picolinate (6) with alkali metal ethoxides (EtOM, $M^+\;=\;K^+$, $Na^+$ and $Li^+$) in anhydrous ethanol at $25.0{\pm}0.1^{\circ}C$. The plot of $k_{obsd}$ vs. [EtOM] exhibits upward curvature regardless of the nature of $M^+$ ions. However, the plot for the reaction of 6 with EtOK is linear with significantly decreased $k_{obsd}$ values when 18-crown-6-ether (18C6, a complexing agent for $K^+$ ion) is added in the reaction medium. Dissection of $k_{obsd}$ into $k_{EtO^-}$ and $k_{EtOM}$ (i.e., the second-order rate constant for the reaction with dissociated $EtO^-$ and ion-paired EtOM, respectively) has revealed that ion-paired EtOM is 3~17 times more reactive than dissociated $EtO^-$. The reaction has been proposed to proceed through a 5-membered cyclic transition state, in which $M^+$ ion increases the electrophilicity of the reaction site. Interestingly, $Na^+$ ion exhibits the largest catalytic effect. The presence of a nitrogen atom in the pyridine moiety of 6 has been suggested to be responsible for the high $Na^+$ ion selectivity.

• Composites Research
• /
• 제30권1호
• /
• pp.15-20
• /
• 2017

본 논문에서는 지능 구조물 작동기의 성능 향상을 위해 압전 단결정을 적용한 압전 복합재료 작동기 LIPCA-S2를 설계, 제작하고 성능을 측정하였다. 외팔보 형태로 고정된 LIPCA-S2의 끝단 변위를 예측하기 위하여 공급 전압에 대한 압전 재료 작동층의 변형을 기반으로 곡률 변화 예측 모델을 적용하였으며, 실제 작동기의 성능을 측정하여 두 결과를 비교하였다. 외팔보 상태의 LIPCA-S2의 끝단 처짐에 대한 결과를 비교하였을 때, 예측 결과가 측정 결과에 비하여 4배 정도 크게 예측되었음을 확인하였다. 각 결과의 차이는 LIPCA-S2 내부에 삽입된 압전 단결정에 작용하는 압축 응력에 대하여 압전 단결정 특성이 영향을 미치는 것이라 가정하여, LIPCA-S2를 제작하는 과정에서 발생된 잔류 응력과, 작동층에 전압을 가하며 작동기를 구동했을 때 발생하는 응력 변화를 고전 적층 이론을 통해 계산하였다. 박판 압전 단결정에 평면 방향으로 압축 응력이 변할 때, 압전 변형상수의 변화와 탄성계수의 변화를 측정하였고, 이러한 특성 변화를 고려한 새로운 예측 모델을 활용한 예측 결과는 실제 측정값에 근접함을 알 수 있었다.

• 대한치과교정학회지
• /
• 제50권2호
• /
• pp.75-85
• /
• 2020

Objective: The aim of this study was to evaluate changes in the nasal soft tissues, including movements of landmarks, changes in linear distances, and volumetric changes, using three-dimensional (3D) stereophotogrammetry after microimplant-assisted rapid palatal expansion (MARPE) in adult patients. Methods: Facial data were scanned using a white light scanner before and after MARPE in 30 patients. In total, 7 mm of expansion was achieved over a 4-week expansion period. We determined 10 soft tissue landmarks using reverse engineering software and measured 3D vector changes at those points. In addition, we calculated the distances between points to determine changes in the width of the nasal soft tissues. The volumetric change in the nose was also measured. Results: All landmarks except pronasale and subnasale showed statistically significant movement on the x-axis. Pronasale, subnasale, alar right, and alar left showed significant movement on the y-axis, while all landmarks except subnasale showed significant movement on the z-axis. The alar base width, alar width, and alar curvature width increased by 1.214, 0.932, and 0.987 mm, respectively. The average volumetric change was 993.33 ㎣, and the amount of increase relative to the average initial volume was 2.96%. Conclusions: The majority of soft tissue landmarks around the nasal region show significant positional changes after MARPE in adults. The nose tends to widen and move forward and downward. The post-treatment nasal volume may also exhibit a significant increase relative to the initial volume. Clinicians should thoroughly explain the anticipated changes to patients before MARPE initiation.

• 한국해안해양공학회지
• /
• 제13권2호
• /
• pp.149-157
• /
• 2001

Nadaoka et al.에 의해 유도된 약 비선형 완경사 파동방정식을 급경사 지형에 적용할 수 있도록 바닥경사 곡률항과 바닥경사 제곱항을 포함하는 확장형 파동방정식을 유도하였다. 유도된 확장형 파동방정식의 선형식에 대해 일차원 유한차분 수치모형을 구성하고, 다양한 경사를 가치는 평면 경사지형에 의한 파의 반사에 대해 유도된 식과 수치모형을 검사하였다. 본 연구의 수치해와 기존의 여러 수치모형의 결과를 비교하여 본 결과, 급변수심에 대한 바닥경사 곡률항과 바닥경사 제곱항을 완전히 포함하여 원래의 Nadaoka et al. 식보다 정도가 상당히 개선되었다.